#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
#include<string.h>
void PrintArray(int* a, int n)
{
	for (int i = 0; i < n; i++)
	{
		printf("%d ", a[i]);
	}
	printf("\n");
}

void Swap(int* x, int* y)
{
	int tmp = *x;
	*x = *y;
	*y = tmp;
}
// 时间复杂度O(N*logN)  空间复杂度:O(N)
//递归 归并排序
void _MergeSort(int* a, int* tmp, int begin, int end)
{
	// 递归终止条件：如果开始索引大于或等于结束索引，说明子数组长度为0或1，无需排序，直接返回
	if (begin >= end)
		return;

	// 计算中间索引mid
	int mid = (begin + end) / 2;

	// 递归排序左半部分
	_MergeSort(a, tmp, begin, mid);
	// 递归排序右半部分
	_MergeSort(a, tmp, mid + 1, end);

	// 以下是合并两个已排序的子数组的逻辑

	// 初始化左右子数组的起始和结束索引
	int begin1 = begin;
	int end1 = mid;
	int begin2 = mid + 1;
	int end2 = end;

	// 初始化辅助数组tmp的索引
	int index = begin;

	// 合并两个子数组，直到其中一个子数组全部合并完
	while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
	{
		// 如果左子数组的当前元素小于右子数组的当前元素，则将左子树的当前元素复制到辅助数组中
		if (a[begin1] < a[begin2])
		{
			tmp[index++] = a[begin1++];
		}
		// 否则，将右子数组的当前元素复制到辅助数组tmp中
		else
		{
			tmp[index++] = a[begin2++];
		}
	}

	// 如果左子数组还有剩余元素，将其全部复制到辅助数组中
	while (begin1 <= end1)
	{
		tmp[index++] = a[begin1++];
	}

	// 如果右子数组还有剩余元素，将其全部复制到辅助数组中
	while (begin2 <= end2)
	{
		tmp[index++] = a[begin2++];
	}

	// 将辅助数组tmp中已排序的元素复制回原数组
	memcpy(a + begin, tmp + begin, (end - begin + 1) * sizeof(int));
}

void MergeSort(int* a, int n)
{
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	if (tmp == NULL)
	{
		perror("malloc failed");
		exit(-1);
	}
	_MergeSort(a, tmp, 0, n - 1);

	//忘记free
	free(tmp);
}
//非递归 归并 排序
void MergeSortNoneR(int* a, int n)
{
	int* tmp = (int*)malloc(sizeof(int) * n);
	if (tmp == NULL)
	{
		perror("malloc failed");
		exit(-1);
	}

	int gap = 1;
	while (gap < n)
	{
		for (int i = 0; i < n; i += 2 * gap)
		{
			int begin1 = i;
			int end1 = i + gap - 1;
			int begin2 = i + gap;
			int end2 = i + 2 * gap - 1;

			int index = i;

			if (begin2 >= n)
			{
				break;
			}
			if (end2 >= n)
			{
				end2 = n - 1;
			}

			while (begin1 <= end1 && begin2 <= end2)
			{
				if (a[begin1] < a[begin2])
				{
					tmp[index++] = a[begin1++];
				}
				else
				{
					tmp[index++] = a[begin2++];
				}
			}
			while (begin1 <= end1)
			{
				tmp[index++] = a[begin1++];
			}
			while (begin2 <= end2)
			{
				tmp[index++] = a[begin2++];
			}
			//memcpy(a + i, tmp + 1, (2 * gap) * sizeof(int));
			// （i + 2 * gap - 1 ） - i  +1 是错的，因为end2 在下面有可能被修改
			memcpy(a + i, tmp + 1, (end2 - i + 1) * sizeof(int));
		}
		gap *= 2;
	}

	free(tmp);

}
void TestOP()
{
	srand(time(0));
	const int N = 10000000;
	int* a1 = (int*)malloc(sizeof(int) * N);
	int* a2 = (int*)malloc(sizeof(int) * N);

	for (int i = 0; i < N; i++)
	{
		a1[i] = rand() + i;
		a2[i] = a1[i];
	}
	int begin1 = clock();
	MergeSort(a1, N);
	int end1 = clock();

	int begin2 = clock();
	MergeSortNoneR(a2, N);
	int end2 = clock();

	//PrintArray(a1, N);
	printf("MergeSort:%d \n", end1 - begin1);
	printf("MergeSortNoneR:%d \n", end2 - begin2);

	free(a1);
	free(a2);
}
int main()
{

	TestOP();
	return 0;
}